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活性炭對(duì)釕離子的吸附

來(lái)源:韓研活性炭網(wǎng) 作者:韓研活性炭網(wǎng) 2017-06-30

  活性炭對(duì)釕的吸附在288 K?308 K的溫度范圍內(nèi),溫度對(duì)3mol / L HNO 3溶液活性炭對(duì)釕吸附的影響。觀察到溫度升高增加了釕離子在活性炭上的吸附,并遵循速率常數(shù)值為0.0564-0.0640 min -1的一階速率定律的動(dòng)力學(xué)分別為288 K?308 K的溫度范圍。發(fā)現(xiàn)吸附過(guò)程的活化能為1.3806 kJ / mol。從平衡常數(shù)K C值計(jì)算各種熱力學(xué)量,即ΔH,ΔS和ΔG。結(jié)果表明陽(yáng)極吸熱。

  金屬離子對(duì)固體吸附的時(shí)間依賴性研究提供了有關(guān)吸附過(guò)程及其機(jī)理的有價(jià)值的信息。金屬離子吸附速率取決于溶液的攪拌,溶液中金屬離子的狀態(tài),金屬離子濃度和溫度等因素。溫度是大多數(shù)吸附研究中通常忽略的參數(shù)。106的Ru(噸 ? = 386 d)為在核工業(yè)中的重要放射性同位素及其對(duì)固體吸附進(jìn)行純化,痕量金屬分析和廢物處理很重要。本文介紹了我們對(duì)溫度對(duì)3mol / L HNO 3溶液活性炭上釕離子吸附動(dòng)力學(xué)影響的研究結(jié)果。使用活性炭由于其眾所周知的吸附特性和輻射穩(wěn)定性。結(jié)果對(duì)于回收釕離子是重要的。一些工人研究了釕在各種固體/底物上的吸附。在石墨/碳上吸附的數(shù)據(jù)很少。這些研究從不同的角度進(jìn)行了調(diào)查。

  本研究中使用的化學(xué)品是氯化釕(III),韓研產(chǎn)的活性炭指標(biāo)表面積980m 2 / g以上和硝酸酸。

  吸附測(cè)量通過(guò)批次技術(shù)進(jìn)行。因此,將已知濃度在3mol / L HNO 3中的已知濃度的釕溶液加入到50ml玻璃試劑瓶中,并在恒溫振蕩器中與0.1g干活性炭一起搖動(dòng),將其溫度預(yù)調(diào)節(jié)到所需的溫度值。在預(yù)定時(shí)間后,通過(guò)Whatman濾紙40號(hào)(圓形,14.0cm)過(guò)濾各溶液。由于濾紙上的釕離子的吸附,最初2-3ml的濾液被排除。通過(guò)波長(zhǎng)色散X射線熒光光譜儀(西門(mén)子SRS200)測(cè)定測(cè)量濾液中的釕離子的濃度,并通過(guò)運(yùn)行空白實(shí)驗(yàn)來(lái)校正玻璃瓶壁上吸附造成的損失(即,沒(méi)有添加活性炭)。使用以下關(guān)系計(jì)算吸附在活性炭上的釕離子的量:

  吸附量(g / g)=(C o - C t)V / W (公式1)

活性炭對(duì)釕離子的吸附

  其中C o是釕離子溶液的初始濃度(g / L); ? 噸釕離子的溶液(克/升)在時(shí)間濃度噸 ; V取溶液的體積(L),W為活性炭的重量(g)。

  進(jìn)行調(diào)查以確定達(dá)到釕離子和活性炭之間的平衡所需的時(shí)間作為溫度的函數(shù)。該研究涉及在288K 至308的溫度下,將10ml含有5×10 -3 g / L釕的3mol / L HNO 3溶液與0.1g活性炭在不同時(shí)間間隔內(nèi)振蕩2至100分鐘K.圖1所示1表示釕離子吸附在活性炭上的振蕩時(shí)間的變化。該圖表明,最初吸附的釕離子的量迅速增加,但隨后該過(guò)程減慢,隨后在80分鐘后達(dá)到恒定值,即當(dāng)建立吸附平衡時(shí)。緩慢的吸附是通過(guò)釕離子擴(kuò)散到活性炭的孔中來(lái)解釋的。圖圖11還示出了釕離子吸附過(guò)程的一般時(shí)間依賴性基本上與溫度無(wú)關(guān)。然而,溫度變化影響釕離子吸附量,隨吸附溫度的升高而增加。這是因?yàn)樵谳^高的溫度下,釕離子通過(guò)炭孔的擴(kuò)散更快,可以進(jìn)行更大的程度。1 1還示出了釕離子吸附過(guò)程的一般時(shí)間依賴性基本上與溫度無(wú)關(guān)。然而,溫度變化影響釕離子吸附量,隨吸附溫度的升高而增加。這是因?yàn)樵谳^高的溫度下,釕離子通過(guò)炭孔的擴(kuò)散更快,可以進(jìn)行更大的程度。1 1還示出了釕離子吸附過(guò)程的一般時(shí)間依賴性基本上與溫度無(wú)關(guān)。然而,溫度變化影響釕離子吸附量,隨吸附溫度的升高而增加。這是因?yàn)樵谳^高的溫度下,釕離子通過(guò)炭孔的擴(kuò)散更快,可以進(jìn)行更大的程度。

  用于研究活性炭上釕離子吸附過(guò)程速率常數(shù)的Lagergren方程形式如下:

  log(q e - q t)= log q e - K ads t /2.303(公式2)

活性炭在兒茶酚中的吸附量

  其中q e是平衡時(shí)每克活性炭吸附的釕離子的量; q 噸是吸附在時(shí)間釕離子的量噸和? 廣告為釕離子吸附(min的速率常數(shù)-1)。(日志的線性圖q ? - q 噸)對(duì)噸,圖2所示,2,示出了上述等式的適當(dāng)性,并隨后涉及的過(guò)程的第一階性質(zhì)。速率常數(shù)的值? 廣告從前述曲線的斜率計(jì)算出,并在表中給出表1。1。釕離子吸附過(guò)程的活化能由ln K ads對(duì)1 / T線性圖的斜率確定,發(fā)現(xiàn)為1.3806 kJ / mol。

  活性炭對(duì)釕離子的吸附可以表示為:

  

方程式m1

  其中S是活性炭; M是釕離子; k 1和k 2分別是吸附和解吸過(guò)程的速率常數(shù)。平衡常數(shù)K C可以計(jì)算為:

  K C = k 1 / k 2 = C M,AC / C M,SN(公式4)

  其中C M,AC和C M,SN分別是活性炭和溶液中釕離子的平衡濃度。在數(shù)學(xué)上,這些濃度可以表示為:

  C M,AC = C Mi(F)(公式5)和C M,SN = C Mi(1- F)(公式6)

  其中C Mi是釕離子的初始濃度,F(xiàn)是平衡時(shí)的吸附分?jǐn)?shù)。在將C M,AC和C M,SN的值代入式(4)中,變?yōu)椋?/P>

  K C = F /(1- F)(公式7)

活性炭對(duì)釕離子的吸附量

  在平衡時(shí)間(即80分鐘)下,在不同溫度下計(jì)算吸附活性炭上釕離子的平衡常數(shù)(K C)值。的變化? ?隨溫度示于圖。圖33表示? ?值與吸附溫度增加而增加,從而在較高溫度下意味著一個(gè)加強(qiáng)吸附物-吸附劑的相互作用。這也表明釕離子在吸附前在更高的溫度下顯著脫水,因此其吸附時(shí)的尺寸較小,產(chǎn)生較高的K C值(Qadeer等,1995)。

  LN ? ? =-Δ ? / R ? +恒定(公式8)

  Δ ? = -R ? LN ? ?(公式9)

  Δ 小號(hào) =(Δ ? -Δ ?)/ ?(公式10)

活性炭對(duì)釕離子的吸附水平

  其中ΔH,ΔG,ΔS和T分別是K中的焓,吉布斯自由能,熵和溫度; R為氣體常數(shù)(8.314J /(mol·K))。Δ的值?從LN的線性變化的斜率計(jì)算? ?與溫度的倒數(shù),1 / ?(圖(圖4)4)根據(jù)公式(8)。本系統(tǒng)估計(jì)的ΔH值為34.1642 kJ / mol。該值與陳和同事為樹(shù)脂上釕吸附22.59 kJ / mol所確定的ΔH值相當(dāng)吻合。特異性吸附的自由能的值,Δ g ^和熵Δ 小號(hào)在不同溫度下,通過(guò)使用等式(計(jì)算。9)和等式(10分別地)和列于表表2。2。ΔH的正值表明,釕離子在活性炭上的吸附是吸熱過(guò)程。吸熱過(guò)程的可能。在自發(fā)過(guò)程中,ΔG的值在298K和303K是負(fù)的。隨著溫度的升高, ΔG值的降低表明,釕離子在活性炭上的吸附在較高的溫度下變得更好,因?yàn)獒戨x子更容易去溶劑化。ΔS的正值揭示了在釕離子固定在吸附劑的活性位點(diǎn)時(shí)在固溶體界面處的隨機(jī)性增加。由于吸附過(guò)程是吸熱的; 因此,在這些條件下,由于正熵變,過(guò)程變得自發(fā)。由于吸附過(guò)程是吸熱的; 因此,在這些條件下,由于正熵變,過(guò)程變得自發(fā)。由于吸附過(guò)程是吸熱的; 因此,在這些條件下,由于正熵變,過(guò)程變得自發(fā)。


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